(57)【要約】      （修正有）【課題】加圧装着ヘッドによる部品搭載荷重を、切替ロッド等を使用して検出可能範囲を切り替えることなく、広範囲に亘って高精度に検出できるようにする。【解決手段】シャフト１８に装着したノズル１９で部品を保持し、該部品を所定位置の基板上に加圧搭載する加圧装着ヘッド１において、前記シャフト１８の同軸上に、低荷重用ロードセルを含む低荷重加圧検知部１７ａと、大荷重用ロードセルを含む大荷重加圧検知部１７ｂとを直列に配設した。【選択図】図２
2006245239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトに装着したノズルで部品を保持し、該部品を所定位置の基板上に加圧駆動手段により加圧搭載する加圧装着ヘッドにおいて、
前記シャフトの同軸上に、荷重検出範囲が異なる複数の荷重センサをそれぞれ含む加圧検知部を直列に配設したことを特徴とするワイドレンジ加圧装着ヘッド。
【請求項２】
シャフトに装着したノズルで部品を保持し、該部品を所定位置の基板上に加圧駆動手段により加圧搭載する加圧装着ヘッドにおいて、
前記シャフトの同軸上に、所定荷重検出範囲の荷重センサを含む加圧検知部を配設すると共に、
該加圧検知部と一体で前記シャフトを下降させ、基板上に接触させた部品を加圧駆動手段により加圧した際に、加圧荷重に応じて出力される荷重対応信号に基づいて、前記荷重センサとは異なる荷重範囲の荷重を検出する荷重検出手段を備えたことを特徴とするワイドレンジ加圧装着ヘッド。
【請求項３】
前記加圧検知部が、前記荷重センサと、加圧時に荷重が伝達されるシャフトとの間に介設された与圧ばねと、
加圧時に該与圧ばねを圧縮する方向に移動する前記シャフトを所定位置で規制するストッパとを備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載のワイドレンジ加圧装着ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイドレンジ加圧装着ヘッド、特に電子部品をプリント基板や液晶ディスプレイパネル基板等の配線基板に電子部品を自動的に実装する際、電子部品や配線基板へ掛かる荷重を制御する電子部品実装装置に適用して好適な、ワイドレンジ加圧装着ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子部品実装装置では、所定位置に設置された配線基板に対して、平面方向に移動可能な装着ヘッドが有するシャフトに装着された吸着ノズルにより電子部品を吸着保持し、位置決めされている配線基板の所定位置に該部品を上方から押え付ける（加圧する）ことにより搭載している。
【０００３】
この部品搭載に際しては、部品の種類や大きさ等に応じて部品に対して適切な荷重を掛けることが重要であり、そのために加圧荷重を広範囲に亘って測定できるようにする必要がある。
【０００４】
特許文献１には、この要請に応える装着ヘッド１００として、図１３に示すように、高荷重レンジを測定する高荷重用ロードセル１０１と、低荷重レンジを測定する低荷重用ロードセル１０２とを並列に備え、高荷重のときにはロードセル切替ロッド１０３を実線で示すように高荷重用ロードセル１０１に接触するようにセットし、低荷重のときは破線で示すように低荷重用ロードセルに接触するようにセットすることにより、２つのロードセルの切替使用を容易に行なうことができるようにして、基板１０４上にチップ１０５を搭載する際の荷重を広範囲に亘り検出できるようにしたものが開示されている。
【０００５】
又、特許文献２には、図示は省略するが、複数種類の圧着ヘッドを用意しておき、部品を圧着する際の荷重に応じて圧着ヘッドを選択し、その都度装着し直すようにしたものが開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特許第２８７７１２０号明細書
【特許文献２】特開２００４−５５７０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の技術には、検出する荷重の値によってロードセル切替ロッドを動作させて切替えを行なう必要があり、ロードセル切替ロッドの動作機構及び制御機器が必要となり、ひいては装置の大型化や動作機構があることによる信頼性の低下を来すという問題があった。
【０００８】
又、検出する荷重が両方のロードセルの計測範囲に跨る場合は、連続して荷重を検出することはできないため、一度加圧を停止して計測ロードセルを切替えた後に加圧を再開する必要があった。
【０００９】
更に、加圧方向先端の加圧点と荷重検出部が同軸上に無いため、ロードセル切替ロッドの撓み等により正確な荷重の検出ができないという問題があった。
【００１０】
特許文献２では、圧着ヘッドを交換することにより異なる加圧範囲に対応しているので、交換するための機構を圧着ヘッドに設ける必要があり、ヘッドの大型化、ひいては可動部の重量が増加することによる負荷の増大や、ヘッド交換による工程の増加が発生してしまうという問題があった。
【００１１】
又、交換が必要であることから、１つの部品に対して１回の搭載動作で異なる範囲の加圧量を掛けることができないという問題があった。
【００１２】
又、交換式圧着ヘッドのそれぞれに加圧駆動部と圧力検知部を設ける必要があるため、コストが高いという問題があった。
【００１３】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、部品搭載荷重を、切替ロッド等を使用して検出可能範囲を切替えることなく、広範囲に亘って高精度に検出することができるワイドレンジ加圧装着ヘッドを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、シャフトに装着したノズルで部品を保持し、該部品を所定位置の基板上に加圧駆動手段により加圧搭載する加圧装着ヘッドにおいて、前記シャフトの同軸上に、荷重検出範囲が異なる複数の荷重センサをそれぞれ含む加圧検知部を直列に配設したことにより、前記課題を解決したものである。
【００１５】
本発明は、又、シャフトに装着したノズルで部品を保持し、該部品を所定位置の基板上に加圧駆動手段により加圧搭載する加圧装着ヘッドにおいて、前記シャフトの同軸上に、所定荷重検出範囲の荷重センサを含む加圧検知部を配設すると共に、該加圧検知部と一体で前記シャフトを下降させ、基板上に接触させた部品を加圧駆動手段により加圧した際に、加圧荷重に応じて出力される荷重対応信号に基づいて、前記荷重センサとは異なる荷重範囲の荷重を検出する荷重検出手段を備えたことにより、同様に前記課題を解決したものである。
【００１６】
本発明においては、前記加圧検知部が、前記荷重センサと、加圧時に荷重が伝達されるシャフトとの間に介設された与圧ばねと、加圧時に該与圧ばねを圧縮する方向に移動する前記シャフトを所定位置で規制するストッパとを備えているようにすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ノズルが装着されるシャフトと同軸上に加圧検知部を配設したので、ノズル先端に保持した部品を基板上に搭載するために加圧した場合は、その加圧荷重を高精度に検出することができると共に、該加圧検知部を介して、荷重範囲が異なる他の加圧検知部で検出できるようにしたので、切替動作を行なうことなく、広範囲に亘って荷重を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明に係る第１実施形態のワイドレンジ加圧装着ヘッドが適用される電子部品実装装置の要部構成を示す概略斜視図である。
【００２０】
図中符号１は、部品を吸着保持し、基板上に加圧・搭載を行なうための加圧装置と、部品の位置補正を行なうための認識装置（図示せず）とを備えた装着ヘッドである。この装着ヘッド１はＸ軸ガントリ（駆動機構）２に取付けられ、電子部品実装装置のＸ軸方向に移動可能になっていると共に、該Ｘ軸ガントリ２は、Ｙ軸ガントリ３に取付けられ、装着ヘッド１と一体で電子部品実装装置のＹ軸方向に移動可能になっている。
【００２１】
又、電子部品実装装置には、吸着した電子部品の姿勢を認識するＣＭＯＳカメラやＣＣＤカメラを使用した認識装置４が固定されていると共に、該実装装置の前方には、基板へ搭載するための電子部品を供給する電子部品供給装置５が設置されている。
【００２２】
次に、装着ヘッド１について図２を使用して詳細に説明する。装着ヘッド１はＸ軸ガントリ２に固定するためのヘッドベース６を有しており、このヘッドベース６の垂直面には、リニアガイド７が固定され、該ガイド７に沿ってＺ駆動部１５がＺ軸方向に移動可能な構造になっている。
【００２３】
ヘッドベース６の上部には、後述する吸着ノズルに保持された部品を回転動作させるためのθモータ８と、カップリング１１を介して連結されたボールねじのねじ部１３を回転させ、Ｚ駆動部１５を部品と共に垂直上下動させるためのＺ軸モータ９とが取付けられている。
【００２４】
Ｚ駆動部１５の中段部には、衝撃回避駆動用のボイスコイルモータ（加圧駆動手段、以下、ＶＣＭと表記する）１４が取付けられている。このＶＣＭ１４はθモータ８にカップリング１０を介して接続されており、該ＶＣＭ１４の駆動側は、図示しないスプライン軸受及び回転ベアリングによってＺ駆動部１５に対して回転自在に支持されており、回転動作及び上下動作が可能になっている。
【００２５】
Ｚ駆動部１５には、ボールねじ用のナット１２が固定されており、該ナット１２にはＺ軸モータ９にカップリング１１を介して連結されたボールねじのねじ部１３が螺合されており、該ねじ部１３をＺ軸モータ９により回転動作させることにより、ボールねじのナット部１２によってＺ駆動部１５が上下動可能な構造となっている。
【００２６】
上記Ｚ駆動部１５の内部には、円筒状の低荷重用加圧検知部１７ａと、大（高）荷重用加圧検知部１７ｂが内蔵されており、検知する荷重範囲によって使い分けが可能になっている。なお、各加圧検知部１７ａ、１７ｂの外周は、それぞれボールガイド軸受１６ａ、１６ｂを介してＺ駆動部１５の内周に支持されており、該Ｚ駆動部１５に対して回転動作とＶＣＭ１４による上下動作が可能な構造となっている。
【００２７】
下側の低荷重用加圧検知部１７ａの下部には、ノズルシャフト１８が下方に延びており、該ノズルシャフト１８の下端部にはノズルチャック機構２０が設けられ、該機構２０によりノズル１９を保持・交換できる構造となっている。そして、このノズル１９によって図示しない電子部品の吸着保持を行ない、該部品を基板上へ搭載することが可能となっている。
【００２８】
次に加圧検知部１７ａ、１７ｂの内部構造について、図３を用いて説明する。
【００２９】
図示されているように、低荷重用加圧検知部１７ａの上側には大荷重用加圧検知部１７ｂが配置されており、大荷重用加圧検知部１７ｂのシャフト２１と低荷重用加圧検知部１７ａの固定プレート２２は互いに固定され、両加圧検知部１７ａ、１７ｂがＺ軸方向に直列に連結されている。
【００３０】
低荷重加圧検知部１７ａ内の上部には、低荷重用ロードセル２３ａが固定されており、ばね押えのための上側スプリングプレート２６ａを介して与圧ばね２５ａの上側と接触している。この与圧ばね２５ａの下側は下側スプリングプレート２７ａに接触し、該プレート２７ａはスプライン軸受２８ａによって上下動可能なノズルシャフト１８の上端に固定されている。
【００３１】
低荷重用加圧検知部１７ａの内部には、ノズルシャフト１８に上向きの力が掛かり、下側スプリングプレート２７ａが上側スプリングプレート２６ａに当たって低荷重用ロードセル２３ａを破壊しないように、上昇動作を規制する突起状のストッパ２４ａが設けられている。即ち、ストッパ２４ａによってシャフト１８を介して伝達される加圧荷重の一定荷重以上は、低荷重用ロードセル２３ａに掛からないようになっている。
【００３２】
又、ここでは、与圧ばね２５ａのばね定数を設定することにより、低荷重加圧検知部１７ａの最大検出値ｆmaxとして、例えば５［Ｎ］が測定できるように設定されている。
【００３３】
一方、大荷重加圧検知部１７ｂ内の上部には、大荷重用ロードセル２３ｂが固定されており、ばね押えのための上側スプリングプレート２６ｂを介して与圧ばね２５ｂの上側と接触している。与圧ばね２５ｂの下側は下側スプリングプレート２７ｂに接触し、該プレート２７ｂはスプライン軸受２８ｂによって垂直上下動可能なシャフト２１の上端に固定されている。
【００３４】
この大荷重用加圧検知部１７ｂでも、その内部には、シャフト２１に上向きの力が掛かり、下側スプリングプレート２７ｂが上側スプリングプレート２６ｂに当たって大荷重用ロードセル２３ｂを破壊しないように突起状のストッパ２４ｂが設けられている。即ち、ストッパ２４ｂによって一定荷重以上は、大荷重用ロードセル２３ｂに掛からないようになっている。
【００３５】
又、前述した如く、前記低荷重加圧検知部１７ａでは、与圧ばね２５ａのばね定数を設定することにより、低荷重加圧検知部１７ａの最大荷重検出値のｆmaxが検出可能になっており、この値以上のばねの力が低荷重用ロードセル２３ｂａに掛からないようにして破壊を防止している。
【００３６】
即ち、低荷重加圧検知部１７ａは、該加圧検知部１７ａで検出可能な加圧範囲の最大加圧量ｆmax以上の加圧力が低荷重加圧検知部１７ａに掛かった場合、下側スプリングプレート２７ａはストッパ２４ａに当接して固定され、低荷重加圧検知部１７ａの出力値はｆmax固定となり、ｆmax以上の値が掛かっても出力はｆmaxとなる。
【００３７】
図４には、本実施形態のワイドレンジ加圧装着ヘッドを駆動する制御系の要部構成を示す。
【００３８】
低荷重用ロードセル２３ａと大荷重用ロードセル２３ｂを、制御装置が備えてるＣＰＵの入力ポートにそれぞれ別チャンネルで接続し、加圧用ＶＣＭ１４を該ＣＰＵの出力ポートに図示しないＶＣＭアンプを介して接続する。
【００３９】
なお、一般に、低荷重用ロードセル２３ａよりも大荷重用ロードセル２３ｂの方が固有振動数が高く、ロードセルの応答速度は、固有振動数の約１／１０程度の応答速度を有する。又、低荷重用ロードセル２３ａは、計測範囲が小さいために分解能が高く、精度良く検出することが可能である。
【００４０】
以上の構成において電子部品の圧着搭載動作の流れを、図１、図２、図４、図５を使用して説明する。
【００４１】
図１の装着ヘッド１をＸ軸ガントリ２、Ｙ軸ガントリ３を動作させて電子部品供給装置５の上方に装着ヘッドを移動させ、部品を吸着する。
【００４２】
チップ部品を吸着した装着ヘッド１を認識装置４の上方へ移動させ、認識装置４により該部品を認識する。認識を完了した後に、装着ヘッド１を、基板上の搭載予定部に移動させ、吸着している電子部品を基板上の搭載位置に圧着し、搭載を行なう。
【００４３】
即ち、装着ヘッド１は、吸着ノズル１９で部品を吸着した後、θ軸モータ８により部品を回転させ、搭載角度に姿勢を変更した後、Ｚ軸モータ９を動作させてボールねじナット１２を下降させることによりノズル１９を下降させ、部品を図示しない基板へ搭載する。
【００４４】
その搭載時には、低荷重用加圧検知部１７ａ及び大荷重用加圧検知部１７ｂの出力に応じて、出力値が設定荷重になるようにＶＣＭ１４を垂直Ｚ軸方向に動作させて加圧量を制御する。
【００４５】
次に、装着ヘッド１による加圧検出動作について、図２、図３、図５を用いて詳細に説明する。
【００４６】
（低荷重の場合）
低荷重用ロードセル２３ａの値を入力し、低荷重用ロードセル２３ａの出力値Ｒａが低荷重用ロードセル２３ａの検知最大値ｆmaxよりも小さい場合（ステップ１で下）、しかも大荷重用ロードセル２３ｂの出力値Ｒｂが大荷重用ロードセル２３ｂの最低検知荷重値ｆminと同じ値の出力値以下であった場合（ステップ２で下）、つまり加圧力が大荷重用ロードセル２３ｂの与圧ばね２５ｂの与圧力よりも小さく、実質上与圧ばね２５ｂのばね長に変化が無い場合、装着ヘッド１に掛かる加圧量Ｆは、低荷重用ロードセル２３ａの出力値Ｒａとなる（ステップ３）。
【００４７】
（中荷重の場合）
低荷重用ロードセル２３ａの値を入力し、低荷重用ロードセル２３ａの出力値Ｒａが低荷重用ロードセル２３ａの検知最大値ｆmaxよりも小さい場合（ステップ１で下）、且つ大荷重用ロードセル２３ｂの出力値Ｒｂが大荷重用ロードセル２３ｂの最低検知荷重値ｆmin以上の出力値だった場合（ステップ２で右）、つまり加圧力が大荷重用ロードセル２３ｂの予圧ばね２５ｂの予圧力よりも大きく、与圧ばね２５ｂのばね長に変化が有る場合には、ステップ４において、精度又は応答速度のどちらを要求するか判断する。そして、精度を要求するときは低荷重用ロードセル２３ａの出力値Ｒａを使用し（ステップ５）、応答速度を要求するときは大荷重用ロードセル２３ｂの出力値Ｒｂの値を出力する（ステップ６）。
【００４８】
精度と応答速度のいずれを要求するかの選択は、搭載プログラムを構成する搭載部品の固有のデータに、搭載する部品に応じて精度重視か速度重視かのデータを予め入力しておき、その部品データを基に選択を行なう。例えば、壊れ易い部品で搭載時の衝撃荷重に注意が必要な薄型のチップ部品等は、速度重視で搭載を行ない、搭載時の精度が重要なベアチップ等は精度重視にする等の選択を行なう。
【００４９】
（大荷重の場合）
低荷重用ロードセル２３ａの値を入力し、低荷重用ロードセル２３ａの出力値Ｒａが低荷重用ロードセル２３ａの検知最大値ｆmax以上の場合（ステップ１で右）、このとき低荷重用ロードセル２３ａの出力値は最大値で固定となっている。大荷重用ロードセル２３ｂの出力値Ｒｂが大荷重用ロードセル２３ｂの最低検知荷重値ｆminよりも大きい出力値だった場合（ステップ７で下）、つまり加圧力が大荷重用ロードセル２３ｂの予圧ばね２５ｂの予圧力よりも大きく、与圧ばね２５ｂのばね長に変化が有る場合、装着ヘッド１に掛かる加圧量は、大荷重用ロードセル２３ｂの出力値Ｒｂとなる（ステップ８）。
【００５０】
以上詳述した本実施形態によれば、前記特許文献１に開示されている従来のように、検知する荷重の値によってロードセル切替ロッドを動作させて切替えを行なうことなく、部品搭載荷重を広範囲に亘って高精度に検出することができる。従って、ロードセル切替ロッドの動作機構及び制御機器が不要となるため、装置を小型化することができ、しかも動作機構が無いことにより信頼性の向上を図ることができる。
【００５１】
又、検出する荷重が各ロードセルの計測範囲に跨っている場合、前記従来の装着ヘッドでは、連続して加圧することができないために、一度加圧を停止してロードセルを切替えた後に加圧を再開する必要があったが、本実施形態によれば、ロードセルの切替えが必要無いので連続的に加圧することが可能となる。
【００５２】
本実施形態では、シャフトに装着されるノズルの先端である加圧点と、ロードセル２３ａ、２３ｂからなる荷重検出部が同軸上にあるため、該検出部に力がダイレクトに伝わることから高精度な検出が可能となる。
【００５３】
又、本実施形態によれば、１台の装着ヘッドで広範囲を高精度に加圧することができるので、前記特許文献２のように圧着ヘッドを交換する必要が無い。従って、圧着ヘッドの交換に要する機構を該ヘッドに持つ必要が無くなり、ヘッドの小型化引いては可動部の重量を軽減でき、ヘッド交換工程による作業負荷を低減できる。
【００５４】
又、圧着ヘッドに交換用の機構を持っていないため、加圧駆動部と圧力検知部をそれぞれ持つ必要が無く、従ってコストを軽減できる。又、１つの部品に対して１回の動作により、異なる範囲の加圧量を掛けることもできる。
【００５５】
なお、加圧装着ヘッドの加圧機構はＶＣＭ１４でなくとも良く、リニアモータやロータリ式サーボモータをボールねじと組合せたものであっても、あるいはエアシリンダ等であっても良い。又、Ｚ軸、θ軸、加圧駆動源の配置は前記実施形態に示したものに限定されない。更に、荷重検出器はロードセルを２台使用したが、３台以上直列に配置し、検知加圧量に応じて使い分けるようにしてもよい。
【００５６】
図６には、本発明に係る第２実施形態のワイドレンジ加圧装着ヘッドの概要を示し、図７にはその制御系の要部構成を示す。
【００５７】
本実施形態の加圧装着ヘッドは、前記第１実施形態の加圧装着ヘッドから大荷重加圧検知部１７ｂを除いたハード構成を有し、低荷重加圧検知部１７ａ、即ち低荷重用ロードセル２３ａで検出できない大荷重の検出を、前記図４に相当する図７（Ａ）に示すように、ＣＰＵと圧力制御部（荷重検出手段）により実現している。
【００５８】
具体的には、加圧用ＶＣＭ１４の逆起電圧（荷重対応信号）をフィードバックし、加圧制御を行なうことにより実現している。
【００５９】
図７（Ｂ）は、上記圧力制御部の要部を示すブロック図である。本実施形態では、同図（Ａ）に示すように、低荷重用ロードセル２３ａをＣＰＵの入力ポートに接続し、加圧用ＶＣＭ（加圧駆動手段）１４を圧力制御部を介して、該ロードセル２３ａの入力ポートとは別チャンネルの入力ポートと出力ポートに接続する。
【００６０】
圧力制御部は、同図（Ｂ）に示されているように、ＡＭＰ（偏差増幅器）とＰＷＭ（Ｐulse  Ｗidth  Ｍodulation）駆動回路や、図示しないＤ／Ａ変換機等で構成されている。このＰＷＭ駆動回路は、モータを駆動するパルスのデューティを変更する回路である。
【００６１】
本実施形態の加圧装着ヘッドによる加圧検出動作は、小荷重の制御については、前記第１実施形態と実質的に同一なので、その説明を省略し、大荷重時の動作について以下に説明する。
【００６２】
装着ヘッド１を下降させ、部品が基板に当接したときにＶＣＭ１４により加圧動作を行なうと、上向きの方向への負荷が該ＶＣＭ１４に発生し、そのときの負荷（加圧荷重）に応じた逆起電圧が発生する。
【００６３】
この逆起電圧とは、いわゆる発電機の現象と同じでモータに外力を加えると外力に比例した電圧を発生する現象のことであり、そのときモータから発生する電圧を逆起電圧と言う。ＶＣＭ１４にこの逆起電圧をフィードバックし、ＡＭＰに逆起電圧を入力し、ＰＷＭ駆動回路によって加圧用ＶＣＭ１４を駆動し、指定加圧量になるように制御を行なう。
【００６４】
逆起電圧をＣＰＵに入力して逆起電圧に応じた加圧量を計算することにより、加圧量を検出することができる。
【００６５】
前記第１実施形態と異なっている点は大荷重用ロードセル２３ｂの信号の代わりに、加圧駆動源のＶＣＭ１４の逆起電圧の信号をＣＰＵに入力している点だけであり、その後の処理は第１実施形態と同一である。
【００６６】
本実施形態の加圧検出動作について図５、図６を用いて説明する。
【００６７】
（低荷重の場合）
前記第１実施形態の場合と同一である。
【００６８】
（中荷重の場合）
低荷重用ロードセル２３ａの値を入力し、該ロードセル２３ａの出力値Ｒａが該ロードセルの検知最大値ｆmaxよりも小さい場合で、精度を要求するときは、低荷重用ロードセルの出力値Ｒａを使用した加圧制御を行ない、応答速度を要求するときは、加圧用ＶＣＭ１４による圧力制御を行なう。
【００６９】
精度と応答速度のいずれを要求するかの選択は、第１実施形態の場合と同様に行なうことができる。
【００７０】
（大荷重の場合）
低荷重用ロードセル２３ａの値を入力し、該ロードセル２３ａの出力値Ｒａが該ロードセル２３ａの検知最大値ｆmaxよりも大きい場合、このときの低荷重用ロードセル２３ａの出力値は最大値で固定となっているため、荷重ヘッド１にかける加圧制御は、加圧用ＶＣＭ１４による圧力制御を行なう。
【００７１】
図８には、本発明に係る第３実施形態の加圧装着ヘッドの概要を示し、図９にはその制御系の要部構成を示す。
【００７２】
本実施形態の加圧装着ヘッドは、第２実施形態から加圧用ＶＣＭ１４を除き、Ｚ軸モータ９にＺ駆動部１５の上下動と共に、搭載時の加圧駆動をも行なわせる加圧駆動手段としても機能させるようにしたものである。
【００７３】
従って、図９に示すように、前記図７（Ａ）に示した圧力制御部の代わりにＺ軸モータ９を回転制御するトルク制御部を設置し、該制御部からの制御信号がＣＰＵに入力されるようにした以外は、実質的に第２実施形態と同一である。
【００７４】
以上詳述した第１〜第３実施形態では、いずれも前記図５に示したフローチャートに従って部品搭載時の荷重検出を行なうことができるが、以下にはその部品搭載直前の接触動作について、荷重センサとしてロードセルを使用する場合を例に詳細に説明する。
【００７５】
第１実施形態のように、大荷重用ロードセルと低荷重用ロードセルの２つを荷重検出に使用している装着ヘッド１を用いて、ノズル１９で吸着した部品を基板に搭載する場合、該部品が基板に接触する瞬間をできるだけ高速に検出することにより、搭載動作の高速化を図ることができる。
【００７６】
この場合、高速で接触を検知、或いは衝撃荷重量を検出する必要があるため、より応答速度が高速な大荷重用ロードセル２３ｂを使用して接触の検知や最大荷重の最大値の検出を行う。図１０に示すフローチャートのステップ１１、１２、１３には、ロードセルが２以上の場合について、この動作を示す。
【００７７】
このように、より応答速度が高速な大荷重用ロードセルを使用し、接触の検知や衝撃荷の最大値の検出を行なった後に、前記図５のステップ０のスタートに行き、前記第１実施形態のように低荷重用ロードセル等の目標荷重に最適な検出器を選択して荷重制御を行なう。
【００７８】
なお、接触してから目標荷重値まで加圧していくために、応答速度の遅い低荷重用ロードセル２３ａを使用する場合は、応答速度が遅いのでゆっくり加圧量を増加していかなくてはならない。しかしながら、上記ステップ１３のように接触検知に大荷重用ロードセルを使用する場合には、高速に目標とする所定荷重付近の値まで加圧を行ない、次いで、この所定荷重値より少し小さい値で低荷重用ロードセルに切替えて、高精度に加重量を制御して所定荷重量に制御することができる。
【００７９】
ところで、接触を検出するために荷重検出器を切り替える方法は、第１実施形態のように低荷重用ロードセルと大荷重用ロードセルの２つの荷重検出器を使用する場合だけでなく、図１１の表に高速搭載について示すように低荷重用ロードセル、中荷重用ロードセル、大荷重用ロードセルの３つを使用し、検出したい目標荷重に対応したロードセルにより、一段上の荷重領域のロードセルで接触を検出するようにしてもよい。
【００８０】
即ち、図示されているように荷重制御する加圧量が中荷重領域の荷重制御範囲のときは、大荷重領域用のロードセルで接触を検出し、荷重制御する加圧量が低荷重領域の荷重制御範囲のときには、中荷重領域用のロードセルで接触を検出することにより、高速に接触のタイミングを検出することができる。
【００８１】
又、目標の加圧量の範囲よりも大きい範囲の荷重検出器を使用して、高速で接触の検知を行なっているために、接触時の速度が速すぎて衝撃荷重が搭載する部品の耐荷重を超えてしまうような問題が起きた場合でも、衝撃荷重を検出することはできる。
【００８２】
もし、このように設定した部品の耐荷重よりも大きな衝撃荷重が発生した場合には、オペレータにエラー信号を表示し、その部品の搭載を中止する。
【００８３】
又、次回からはエラーを出したものと同一の部品に対しては、部品搭載時の速度を落とすように搭載条件を変更し、衝撃荷重が低減するようにして生産を継続する。
【００８４】
又、搭載する部品が非常に脆い部品であった場合は、接触のタイミングをなるべく小さい荷重から検知を行ない、荷重制御を行なった方が部品に接するダメージを小さくすることができる。
【００８５】
そこで、非常に脆い部品の場合は、微細な加圧量から接触を検知する必要があるため、図１０のステップ１１、１４、１５に示したように、より低荷重領域を高精度に検出ができる低荷重用ロードセルを使用して接触の検知を行ない、接触を検知した後に図５のステップ０に行き、第１実施形態と同様に低荷重用ロードセル等の目標荷重に最適な検出器を選択して荷重制御を行なう。
【００８６】
この場合、検出したい荷重に対応したロードセルにより、一段下の低荷重領域のロードセルで接触を検出することができる。即ち、図１２に示すように荷重制御する加圧量が中荷重領域の荷重制御範囲のときは、低荷重領域用のロードセルで接触を検出し、荷重制御する加圧量が大荷重領域の荷重制御範囲のときは、中荷重領域用のロードセルで接触を検出することにより、高速に接触のタイミングを検出することができる。
【００８７】
接触のタイミング検知に使用する荷重検出器を、目標の加圧力に応じた荷重検出器より一段上の荷重検出器を使用するか、一段下の荷重検出器を使用するかの選択は、予め設定された部品データにより決定され、高速に搭載する部品は図１１のように速度重視のように目標の荷重設定値にする荷重検出器より一段上の荷重検出器を使用し、非常に脆い部品の場合、図１２のように目標の荷重設定値に使用する荷重検出器より一段下の荷重検出器を使用する。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明に係る加圧装着ヘッドが適用された電子部品実装装置の要部を示す概略斜視図
【図２】本発明に係る第１実施形態の加圧装着ヘッドを示す概略側面図
【図３】第１実施形態の加圧装着ヘッドの要部を抽出して示す概略側面図
【図４】第１実施形態の制御系の要部を示すブロック図
【図５】第１実施形態の荷重制御を示すフローチャート
【図６】本発明に係る第２実施形態の加圧装着ヘッドを示す概略側面図
【図７】第２実施形態の制御系の要部を示すブロック図
【図８】本発明に係る第３実施形態の加圧装着ヘッドを示す概略側面図
【図９】第３実施形態の制御系の要部を示すブロック図
【図１０】加圧装着ヘッドによる基板への接触動作を示すフローチャート
【図１１】高速搭載時の接触荷重と制御荷重の関係を示す図表
【図１２】微細搭載時の接触荷重と制御荷重の関係を示す図表
【図１３】従来の加圧装着ヘッドの一例を示す模式図
【符号の説明】
【００８９】
１…装着ヘッド
２…Ｘ軸ガントリ
３…Ｙ軸ガントリ
４…認識装置
５…電子部品供給装置
６…ヘッドベース
７…リニアガイド
８…θモータ
９…Ｚ軸モータ
１０、１１…カップリング
１２…ナット
１３…ねじ部
１４…ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）
１５…Ｚ駆動部
１６…ボールガイド軸受
１７ａ…低荷重加圧検知部
１７ｂ…大荷重加圧検知部
１８…ノズルシャフト
１９…吸着ノズル
２３ａ…低荷重用ロードセル
２３ｂ…大荷重用ロードセル
２４ａ、２４ｂ…ストッパ
２５ａ、２５ｂ…与圧ばね
２６ａ、２６ｂ…上側スプリングプレート
２７ａ、２７ｂ…下側スプリングプレート
【図１１】
2006245239.tif 000003
【図１２】
2006245239.tif 000004
【図１】
2006245239.tif 000005
【図２】
2006245239.tif 000006
【図３】
2006245239.tif 000007
【図４】
2006245239.tif 000008
【図５】
2006245239.tif 000009
【図６】
2006245239.tif 000010
【図７】
2006245239.tif 000011
【図８】
2006245239.tif 000012
【図９】
2006245239.tif 000013
【図１０】
2006245239.tif 000014
【図１３】
2006245239.tif 000015